DE3619931C1

DE3619931C1 - Device for optical alignment measurement between two variously rotatable shafts

Info

Publication number: DE3619931C1
Application number: DE19863619931
Authority: DE
Inventors: Hans-H Dipl-Ing Dr Schuessler
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1986-06-13
Filing date: 1986-06-13
Publication date: 1987-10-29

Abstract

The invention relates to a device for optical alignment measurement between two rotatable shafts. Mounted on the end of one shaft is a measuring head which transmits coaxially with the rotation axis a primary beam in the form of a linearly polarised laser beam. Firmly mounted on the end of the other shaft, which is arranged at an axial spacing, is a roof-edge reflector whose ridge is perpendicular to the axis and extends through the rotation axis of this shaft. The secondary beam retroreflected by this roof-edge reflector is situated coaxially with the primary beam. A polarisation beam splitter can be used to separate the primary and secondary beams from one another. By determining the beam position in an area-resolving fashion, it is possible to determine a beam position signal which is relevant to the angle error and relevant to the error in alignment. When this measurement is repeated on a plurality of circumferential positions of the two shafts in conjunction with an identical mutual circumferential position, the alignment position can be determined with regard to parallelism and to coaxiality. Because of the central arrangement of the primary and secondary beams, the alignment measuring device is largely independent of aberration tolerances in the case of an identical position of the angle of rotation of the two shafts relative to one another. Thanks to determining the beam position with regard to parallelism in accordance with the autocollimation principle, the dependence of the alignment measurement on the axial spacing of the two shafts is also eliminated. In order not to suffer any light losses during beam splitting, ... Original abstract incomplete.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur optischen Fluchtungsmessung zwischen zwei verschiedenen verdrehbaren Wellen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus der offengelegten internationalen Patentanmeldung WO 84/04 960 als bekannt hervorgeht. Bei der bekannten Fluchtungsmeßeinrichtung liegt der Primärstrahl stark exzentrisch zur Rotationsachse der beiden Wellen; außerdem ist der Sekundärstrahl zum Primärstrahl versetzt. Diese Anordnung führt zwar zu einem relativ einfachen Aufbau des Meßkopfes und auch zu einer einfachen Anbringung der für die Fluchtungsmessung erforderlichen Kompoennten an die beiden zu überprüfenden Wellen. Durch die exzentrische Strahlanordnung und durch den gegenseitigen Seitenversatz von Primär- und Sekundärstrahl wird jedoch eine sehr starke Empfindlichkeit der Meßeinrichtung gegen relative Drehwinkelveränderungen der ersten Welle gegenüber der zweiten Welle bewirkt, die erfordert, daß während der Fluchtungsmessung die beiden auf Fluchtung zu überprüfenden Wellen verdrehstarr miteinander mechanisch gekuppelt sein müssen, wobei ein Verdrehspiel allenfalls im Winkelsekundenbereich zulässig sein darf, um die mit der bekannten Meßeinrichtung mögliche Meßgenauigkeit auch wirklich erreichen zu können. Ein weiterer Nachteil der bekannten Meßeinrichtung liegt darin, daß der gegenseitige Axialabstand des an der ersten Welle angebrachten Meßkopfes von dem an der zweiten Welle angebrachten Dachkantreflektor mit in die Messung eingeht. Dieser Axialabstand muß mit den winkelfehlerrelevanten Strahllagesignalen des Sekundärstrahles verrechnet werden, um zu Aussagen über den Winkelfehler bei der Wellenfluchtung zu kommen. Allerdings genügt es, wenn der erwähtne Axialabstand der beiden Meßkomponenten mit einer relativ geringen Genauigkeit, beispielsweise mit "Zollstockgenauigkeit" bekannt ist.The invention relates to a device for optical alignment measurement between two different rotatable shafts according to the preamble of claim 1, as for example from the published international patent application WO 84/04 960 emerges as known. In the known alignment measuring device the primary beam is very eccentric to the axis of rotation of the two shafts; also the secondary beam offset to the primary beam. This arrangement leads to a relatively simple construction of the measuring head and also for easy attachment of the for the alignment measurement required components to the two checking waves. Thanks to the eccentric beam arrangement and by the mutual lateral offset of primary and Secondary beam, however, becomes a very strong sensitivity the measuring device against relative changes in the angle of rotation causes first wave versus second wave which requires that during the alignment measurement the two are in alignment shafts to be checked mechanically rigid with each other must be coupled, with a backlash at best may be allowed in the angular second range to the possible measuring accuracy with the known measuring device to really be able to achieve. Another disadvantage the known measuring device is that the mutual Axial distance of the measuring head attached to the first shaft from the roof edge reflector attached to the second shaft included in the measurement. This axial distance must with the beam position signals of the Secondary ray are used to make statements about the Angle errors to come in the alignment of the waves. Indeed it suffices if the mentioned axial distance of the two measuring components with a relatively low accuracy, for example is known with "ruler accuracy".

Zwar wäre es denkbar, die bekannte Meßeinrichtung auch ohne gegenseitige mechanische Verkopplung der beiden auf Fluchtung zu überprüfenden Wellen einzusetzen, was jedoch an beiden einzelnen Wellen sehr aufwendige Drehwinkelmeßeinrichtungen voraussetzen würde, mit denen sichergestellt werden könnte, daß beide Wellen bei der gegenseitigen Vermessung in einer neuen Umfangslage auch wirklich die identische gegenseitige Umfangslage im Winkelsekundenbereich eingenommen haben. Abgesehen von den sehr hohen Kosten derartiger hochgenau auflösenden Winkelmeßeinrichtungen ist auch der Zeitaufwand für solche Winkelmessungen nachteilig.It would be conceivable to use the known measuring device without it mutual mechanical coupling of the two in alignment waves to be checked, but what about both individual shafts very complex rotation angle measuring devices would assume that could be used to ensure that both waves in the mutual measurement in one new circumference really the identical mutual Have taken circumferential position in the angular second range. Except from the very high cost of such high-resolution Angle measuring devices is also the time spent on such angle measurements disadvantageous.

Häuifg sind Wellen auf Fluchtung zu überprüfen, deren Enden einen sehr großen gegenseitigen Axialabstand aufweisen, weil eine oder mehrere andere Menschen zwischen die beiden Wellenenden eingebaut werden sollen. Beispielsweise bei gegenseitigen Axialabständen von mehreren Metern, beispielsweise von 5 bis 10 Metern, ist es nur mit sehr großem Aufwand möglich, die beiden Wellen in Umfangsrichtung spielfrei mechanisch miteinander zu verkuppeln. Auch ist es in solchen Fällen relativ umständlich, den Axialabstand der an der Fluchtungsmessung beteiligten und den beiden Wellen jeweils zugeordneten Meßkomponenten im Millimeterbereich genau zu bestimmen, insbesondere dann, wenn eine der beiden Wellen ein größeres Axialspiel hat.Often waves are to be checked for alignment, the ends of which have a very large mutual axial distance because one or more other people between the two shaft ends should be installed. For example, with each other Axial distances of several meters, for example from 5 to 10 meters, it is only possible with great effort the two shafts mechanically without play in the circumferential direction to couple together. It is also relative in such cases awkward, the axial distance of the at the alignment measurement involved and assigned to the two waves Precisely determine measuring components in the millimeter range, especially if one of the two waves is a larger one Has axial play.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsmäßig zugrundegelegte optische Fluchtungsmeßeinrichtung dahingehend aus zugestalten, daß sie weitgehend unempfindlich gegen relative Drehwinkelfehler der beiden auf Fluchtung zu überprüfenden Wellen ist und daß auch der gegenseitige Axialabstand der beiden Wellen für die Messung nicht bekannt zu sein braucht.The object of the invention is the generic one optical alignment measuring device to that effect shape that they are largely insensitive to relative Angle of rotation error of the two to be checked for alignment Waves is and that the mutual axial distance of the Both waves need not be known for the measurement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dank der konzentrischen Anordnung des Primärstrahles in der Rotationsachse und der gegenseitigen Koaxiallage von Primär- und Sekundärstrahl ist die gegenseitige Drehwinkellage der ersten und zweiten Welle bei der Meßwertaufnahme relativ unkritisch; Drehwinkelfehler im Bereich von ±1 bis 2 Grad können ohne Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit der Einrichtung zugelassen werden. Auch ohne gegenseitige mechanische Kupplung können mit einfachen Meßtechnischen Mitteln die beiden Wellen mit der erforderlichen Winkelgenauigkeit in die jeweils neue Position verdreht werden. Dank der Anwendung des an sich bekannten Autokollimationsprinzipes bei der Ermittlung der winkelfehlerrelevanten Strahllage des Sekundärstrahles braucht auch der Axialabstand der den beiden Wellen zugeordneten Meßgerätekomponenten nicht bekannt zu sein; insofern ist die Strahllage auf der Photodiode unmittelbar propotional zum gesuchten Winkelfehler. This object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved. Thanks to the concentric Arrangement of the primary beam in the axis of rotation and mutual coaxial position of primary and secondary beam is the mutual angular position of the first and second shaft relatively uncritical when recording measured values; Angle of rotation error in Range of ± 1 to 2 degrees can be made without affecting the Measurement accuracy of the device are allowed. Without too mutual mechanical coupling can be done with simple metrological Average the two waves with the required Angular accuracy can be rotated to the new position. Thanks to the application of the known autocollimation principle at Determination of the beam position of the secondary beam relevant to the angle error also needs the axial distance between the two Measuring device components associated with the waves are not known be; in this respect the beam position on the photodiode is immediate proportional to the angle error sought.

Das erwähnte und für die vorliegende Erfindung angewandte Autokollimationsprinzip ist seit langem bekannt; die DE-OS 32 18 903 zeigt beispielsweise eine Nutzanwendung dieses Prinzipes für die sehr genaue Bestimmung der Winkellage eines Objektes, dessen Entfernung unbekannt bzw. irrelevant ist. Bei der bekannten Meßanordnung ist ein Objektiv in Brennpunktentfernung von einer Schlitzblende angeordnet, die von der Rückseite her hell beleuchtet ist. Die Schlitzblende ist innerhalb der Ebene der Schlitzblende quer zur Richtung des Schlitzes verschiebbar. Das seitens des Schlitzes ausgesandte Licht wird durch das Objektiv hindurch auf einen annähernd in der Strahlachse des Objektives befindlichen Planspiegel gelenkt, der mit einem Bauteil befestigt ist, dessen Winkellage in Bezug auf die Achse des Objektives ermittelt werden soll. Der annähernd quer zur Strahlachse stehende Planspiegel reflektiert das Licht unter Berücksichtigung des Reflexionsgesetzes wieder in Richtung zum Objektiv zurück, wobei zumindest ein Teil des ausgesandten Lichtes auch in die Öffnung des Objektives wieder zurückgelangt; nur unter dieser Voraussetzung funktioniert überhaupt das Autokollimationsprinzip. Nachdem das seitens des Objektives in Richtung zum Planspiegel ausgesandte Licht ein Parallelstrahlbündel ist, ist auch das reflektierte Licht parallel. Dieses entsprechend der Schräglage des Spiegels mit dem doppelten Winkel geneigt zur Richtung des ausgesandten Lichtes zurückkehrende Licht wird wiederum auf der Brennpunktebene, also auf der Ebene der Schlitzblende fokusiert, wobei der Fokus unabhängig von der Lauflänge des Strahles proportional zu dem Winkel des zurückkehrenden Lichtes gegenüber der Objektivachse seitenversetzt ist. Es wird also das Bild des Lichtschlitzes auf der Vorderseite der Schlitzblende abgebildet. Durch Einfahren des Lichtschlitzes in die Position der Abbildung des Schlitzes kann dessen Seitenversatz gegenüber der Objektivachse ermittelt werden. Es fällt dann nämlich das zurückkehrende Licht durch den Schlitz hindurch, wobei das hindurchtretende zurückkehrende Licht seitlich ausgespiegelt und dedektiert werden kann.The above and applied to the present invention The principle of autocollimation has been known for a long time; DE-OS 32 18 903 shows, for example, a useful application of this principle for the very precise determination of the angular position of an object whose Distance is unknown or irrelevant. With the known Measuring arrangement is a lens at a focal distance of one Slit diaphragm arranged, which is bright from the back is illuminated. The slit diaphragm is within the plane of the Slit diaphragm displaceable transversely to the direction of the slot. The light emitted from the slit is through the lens through to approximately in the beam axis of the Objective plan mirror directed, with a Component is attached, the angular position with respect to the axis of the lens to be determined. The almost across The plane mirror of the plane axis reflects the light below Consideration of the law of reflection again towards Lens back, with at least part of the emitted Light also comes back into the opening of the lens; only under this condition works at all the principle of autocollimation. After that on the part of the lens light emitted towards the plane mirror Is parallel beam, is also the reflected light parallel. This corresponds to the inclined position of the mirror with the double angle inclined to the direction of the emitted Light returning light is in turn on the focal plane, so focused on the level of the slit diaphragm, the focus being proportional regardless of the length of the beam opposite to the angle of the returning light the lens axis is offset. So it will Image of the light slit on the front of the slit diaphragm pictured. By retracting the light slot into the position the illustration of the slot can be offset from its side the lens axis can be determined. Then it falls the returning light through the slit, where the returning light passing through is laterally reflected and can be deducted.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung anhand verschiedener in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele nachfolgend noch erläutert; dabei zeigtExpedient embodiments of the invention can be described in the subclaims be removed. Otherwise, the invention is based various embodiments shown in the drawings explained below; shows

Fig. 1 eine perspektivische, schematische Darstellung einer Fluchtungsmeßeinrichtung nach der Erfindung, Fig. 1 is a perspective, schematic representation of a Fluchtungsmeßeinrichtung according to the invention,

Fig. 2 eine axiale Ansicht auf die zweite Welle entsprechend den Blickrichtungspfeilen II-II, Fig. 2 is an axial view of the second shaft according to the direction of view arrows II-II,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fluchtungsmeßeinrichtung in perspektivischer Darstellung, Fig. 3 shows another embodiment of a Fluchtungsmeßeinrichtung in perspective view,

Fig. 4 und 5 zwei weitere Ausführungsbeispiele von Fluchtungsmeßeinrichtungen, bei denen der Sekundärstrahl noch einmal aufgeteilt ist in einen versatzfehlerrelevanten und in einen winkelfehlerrelevanten Strahlanteil. FIGS. 4 and 5 show two further embodiments of Fluchtungsmeßeinrichtungen in which the secondary beam is again divided into a relevant offset error and an angular error in the relevant beam portion.

In verschiedenen Figuren sind eine erste Welle 1 und eine zweite Welle 2 dargestellt, die um die Rotationsachse 24 bzw. 25 verdrehbar sind; die beiden Rotationsachsen 24 und 25 fluchten in der Regel nur annähernd miteinander und weisen Winkel- und/oder Versatzfehler im Bereich weniger Winkelminuten bzw. kleiner Millimeter-Bruchteile auf. Zur Fluchtungsmessung ist der ersten Welle 1 ein in einem Meßkopfgehäuse 21 untergebrachter Meßkopf an der Welle feststehend zugeordnet, der mit ihr gemeinsam verdrehbar ist. Der Meßkopf enthält eienn Strahlprojektor 3, der bei den dargestellten Ausführungsbeispielen als Laserkopf ausgebildet ist und der ein Parallelstrahlenbündel als Primärstrahl 4 aussendet. Der Strahl ist linear polarisiert; die Richtung seiner Polarisationsebene ist mit dem Pfeil 16 charakterisiert. Ein wesentliches Charakteristikum der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Primärstrahl koaxial zur Rotationsachse 24 der ersten Welle 1 eingespiegelt wird. Um gleichwohl dem Strahlprojektor 3 außerhalb der Rotationsachse und raumsparend innerhalb des Meßkopfgehäuses unterbringen zu können, wird der ausgesandte Primärstrahl zunächst über Reflektoren 23 gefaltet und über einen ersten Strahlteiler 11 gleichachsig zur Rotationsachse 24 eingespiegelt. Der vom Meßkopfgehäuse 21 ausgehende Primärstrahl 4 liegt also nicht nur parallel sondern koaxial zu Rotationsachse 24 und ist auf die gegenüberliegende zweite Welle 2 ausgerichtet. Der Primärstrahl 4 ist gewissermaßen die optische Verlängerung der Rotationsachse 24 der ersten Welle 1. Das Meßkopfgehäuse 21 muß vor Beginn der Fluchtungsmessung so ausgerichtet werden, daß beim Verdrehen der ersten Welle 1 der Primärstrahl 4 fast keinen Parallelversatz oder Taumelfehler zeigt.Various figures show a first shaft 1 and a second shaft 2 , which can be rotated about the axis of rotation 24 and 25, respectively; the two axes of rotation 24 and 25 are generally only approximately aligned and have angular and / or misalignment errors in the range of a few angular minutes or small millimeter fractions. To align the first shaft 1 , a measuring head accommodated in a measuring head housing 21 is fixedly assigned to the shaft and can be rotated together with it. The measuring head contains a beam projector 3 , which is designed as a laser head in the exemplary embodiments shown and which emits a parallel beam as the primary beam 4 . The beam is linearly polarized; the direction of its polarization plane is characterized by arrow 16 . An essential characteristic of the present invention is that the primary beam is reflected coaxially to the axis of rotation 24 of the first shaft 1 . In order nevertheless to be able to accommodate the beam projector 3 outside the axis of rotation and to save space within the measuring head housing, the emitted primary beam is first folded via reflectors 23 and reflected coaxially with the axis of rotation 24 via a first beam splitter 11 . The primary beam 4 emanating from the measuring head housing 21 is therefore not only parallel but coaxial to the axis of rotation 24 and is aligned with the opposite second shaft 2 . The primary beam 4 is to a certain extent the optical extension of the axis of rotation 24 of the first shaft 1 . Before starting the alignment measurement, the measuring head housing 21 must be aligned such that when the first shaft 1 is rotated, the primary beam 4 shows almost no parallel offset or wobble error.

An dem gegenüberliegenden Ende der zweiten Welle 2 ist ein Dachkantreflektor 9 festhaftend angebracht, so daß er mit der zweiten Welle 2 umläuft. Der Dachkantreflektor ist zentrisch an der zweiten Welle angebracht, derart, daß seine Firstlinie 10 durch die Rotationsachse 25 der zweiten Welle 2 verläuft. Die Genauigkeitsanforderungen im Hinblick auf die Ausrichtung des Dachkantreflektors 9 in dieser Hinsicht sind weniger kritisch; entscheidend ist, daß der Dachkantreflektor so an der zweiten Welle ausgerichtet wird, daß der von ihm reflektierte Sekundärstrahl 5 zumindest in einer bestimmten Umfangslage der beiden Wellen 1 und 2 gleichachsig zum Primärstrahl 4 liegt und in die Austrittsöffnung des Primärstrahles 4 am Meßkopfgehäuse wieder zurücktrifft. Was die umfangsmäßige Ausrichtung des Dachkantreflektors 9 bzw. der Firstlinie 10 in Bezug auf die zweite Welle 2 anlangt, so wird auf ein diesbezügliches Erfordernis weiter unten eingegangen. In diesem Zusammenhang sei leidglich erwähnt, daß aufgrund der gegenseitigen orthogonalen Stellung der reflektierenden Flächen des Dachkantreflektors dieser die Eigenschaften eines Planspiegels und eines Tripelreflektors in sich vereinigt. Bezüglich Verschwenkungen des Dachkantreflektors 9 um die Firstnormale 20 entsprechend der eine Taumelbewegung des Wellenflansches charakterisierenden Pfeile 27 verhält sich der Dachkantreflektor 9 wie ein Planspiegel; d. h. bezüglich Verschwenkungen um die Firstnormale 20 wird der Sekundärstrahl 5 um den doppelten Taumelwinkel relativ zum Primärstrahl 4 zurückreflektiert. Eine Verschwenkung des Dachkantreflektors um die Firstlinie bleibt jedoch völlig ohne Einfluß auf die Strahlrichtung des Sekundärstrahles; insofern verhält sich der Dachkantreflektor invariant wie ein Tripelreflektor. Dafür hat der Dachkantreflektor die weitere besondere Eigenschaft, ähnlich wie auch ein Tripelreflektor, nämlich bei Parallelversatz in Richtung zur Firstnormale 20, nämlich in Pfeilrichtung 28, den Sekundärstrahl 5 zwar parallel aber um den doppelten Versatzbetrag des Spiegels gegenüber dem Primärstrahl seitenversetzt zurückzureflektieren. Der Dachkantreflektor 9 ist also sowohl für Taumelbewegungen als auch für Versatzbewegungen, jedoch beschränkt auf Taumelbewegungen um die Firstnormale bzw. Versatzbewegungen in Richtung der Firstnormale, empfindlich. At the opposite end of the second shaft 2 , a roof edge reflector 9 is attached so that it rotates with the second shaft 2 . The roof edge reflector is mounted centrally on the second shaft, such that its ridge line 10 runs through the axis of rotation 25 of the second shaft 2 . The accuracy requirements with regard to the orientation of the roof edge reflector 9 in this regard are less critical; is crucial that the roof prism reflector is aligned with the second shaft so that the light reflected from it secondary beam 5 at least in a specific circumferential position of the two shafts 1 and 2 coaxially located to the primary beam 4, and returns true in the outlet opening of the primary beam 4 back on the measuring head. As far as the circumferential alignment of the roof edge reflector 9 or the ridge line 10 in relation to the second shaft 2 is concerned, a requirement in this regard will be discussed below. In this connection it should be mentioned that due to the mutual orthogonal position of the reflecting surfaces of the roof edge reflector, this combines the properties of a plane mirror and a triple reflector. With respect to pivotal movements of the roof reflector 9 according to the first normal 20 of a tumbling motion of the shaft flange characterizing arrows 27, 9 behaves the roof prism reflector as a planar mirror; ie with respect to pivoting around the ridge normal 20 , the secondary beam 5 is reflected back by twice the wobble angle relative to the primary beam 4 . A pivoting of the roof edge reflector around the ridge line remains completely without influence on the beam direction of the secondary beam; to this extent the roof edge reflector behaves invariably like a triple reflector. For this purpose, the roof edge reflector has the further special property, similar to a triple reflector, namely in the case of a parallel offset in the direction of the ridge normal 20 , namely in the direction of the arrow 28 , the secondary beam 5 is parallel but is to be reflected laterally offset by twice the amount of offset of the mirror with respect to the primary beam. The roof edge reflector 9 is therefore sensitive both to wobble movements and to offset movements, but limited to wobble movements around the ridge standard or offset movements in the direction of the ridge standard.

Der vom Meßkopf an der ersten Welle 1 ausgesandte Primärstrahl 4 wird darin - wie gesagt - durch einen Strahlteiler 11 koaxial zur Rotationsachse 24 in die Meßstrecke eingespiegelt. um durch diese Strahlteilung keine Intensitätsverluste im Primär- und im Sekundärstrahl beim Durchtritt der Strahlen durch den Strahlteiler zu bekommen, wird zum einen - wie bereits erwähnt - linear polarisiertes Licht verwendet; zum weiteren ist der Strahlteiler 11 als Polarisationsstrahlteiler ausgebildet, dessen teilreflektierende Fläche 13 je nach Lage der Polarisationsebene 16 vollreflektierend oder volldurchlässig ist. Der polasrisationsabhängige Strahlteiler 11 ist mit seiner Sperr- bzw. Durchlaßrichtung auf die Richtung der Polarisationsebene des Primärstrahles 4 derart ausgerichtet, daß er den seitlich ankommenden Primärstrahl 4 über die teilfreflektierende Fläche 13 in die Meßstrecke ablenkt. An der Austrittstelle des Primärstrahles in die Meßstrecke ist eine Poalrisationswandlerplatte 19 - auch λ/₄- Platte genannt - angebracht, die die Eigenschaft hat, nach einem zweimaligen Durchtritt eines linear polarisierten Lichtstrahles dessen Polarisationsebene um 90° zu verschwenken. Der in die Meßstrecke eintretende Lichtstrahl tritt zum ersten mal durch die Polarisationswandlerplatte 19 hindurch und der zurückkehrende Sekundärstrahl zum zweiten mal. Dadurch ist dessen Polarisationsebene nach Durchtritt durch die Polarisationswandlerplatte so verschwenkt, daß die teilreflektierende Fläche 13 nun durchlässig für den Lichtstrahl ist, und er geradlinig durch den Strahlteiler 11 hindurch verläuft. Auf diese Weise werden an der teilreflektierenden Fläche 13 keine für die Messung verlustig gehenden Anteile am Meßlicht abgeteilt; vielmehr steht nahezu das gesamte am Strahlprojektor 3 austretende Licht auch im Sekundärstrahl 5 wieder zur Verfügung. The primary beam 4 emitted by the measuring head on the first shaft 1 is - as said - reflected into the measuring section by a beam splitter 11 coaxial to the axis of rotation 24 . In order to avoid any loss of intensity in the primary and secondary beams when the beams pass through the beam splitter due to this beam splitting, on the one hand - as already mentioned - linearly polarized light is used; furthermore, the beam splitter 11 is designed as a polarization beam splitter, the partially reflecting surface 13 of which is fully reflective or fully transparent, depending on the position of the polarization plane 16 . The polarization-dependent beam splitter 11 is aligned with its blocking or transmission direction in the direction of the polarization plane of the primary beam 4 in such a way that it deflects the laterally arriving primary beam 4 via the partially reflecting surface 13 into the measuring section. At the exit point of the primary beam into the measuring section, a polarization converter plate 19 - also called λ / ₄ plate - is attached, which has the property of pivoting its polarization plane by 90 ° after a linear polarized light beam has passed twice. The light beam entering the measuring path passes through the polarization converter plate 19 for the first time and the returning secondary beam for the second time. As a result, its polarization plane is pivoted after it has passed through the polarization converter plate in such a way that the partially reflecting surface 13 is now transparent to the light beam and that it runs straight through the beam splitter 11 . In this way, no portions of the measuring light which are lost for the measurement are divided off on the partially reflecting surface 13 ; rather, almost all of the light emerging from the beam projector 3 is also available again in the secondary beam 5 .

Zur Fluchtungsmessung wird nun eine Lagebestimmung des Sekundärstrahles in Relation zum Primärstrahl bei mehreren unterschiedlichen Umfangsstellungen der beiden Wellen, wobei diese jedoch relativ zueinander identische Umfangsstellung haben, durchgeführt, und zwar muß eine solche Strahllagebestimmung bei mindestens drei verschiedenen Umfangsstellungen der beiden Wellen 1 und 2, vorzugsweise bei vier verschiedenen Stellungen durchgeführt werden. Nach bekannten Umrechnungsformeln kann aus den unterschiedlichen Strahllagen bei den verschiedenen Meßstellungen die Relativlage der beiden Rotationsachsen 24 und 25 nach Parallelität und Koaxialität ermittelt werden. In diesem Zusammenhang sei zunächst auf das insoweit einfachere Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eingegangen. Dort ist konzentrisch zur Rotationsachse 24 der ersten Welle 1 ein Strahllagesensor 6 angebracht, der in Form einer Vierquadranten-Photodiode ausgebildet ist. Bei der Messung der Strahllage muß die umfangsmäßige Relativlage dieser vier Quadranten zur Firstlinie 10 des gegenüberliegenden Dachkantreflektors 9 bekannt sein; vorzugsweise wird man die gegenseitige Lage so wählen, daß die Firstlinie 10 zu einer Symmetrielinie der Vierquadranten-Photodiode parallel liegt. Jeder einzelne Quadrant der Vierquadranten- Photodiode 6 ist mit einem eigenen Meßanschluß versehen und zu einer zeichnerisch nicht dargestellten Auswerteeinheit geführt. Aus der Intensität der Lichtbeaufschlagung der einzelnen Quadranten kann die Relativlage des einfallenden Sekundärstrahles 5 in Relation zum Zentrum der Vierquadranten- Photodiode und in Relation zu deren Symmetrielinien bestimmt werden. Aufgrund eines Versatzfehlers in Richtung der Firstnormalen wird der Sekundärstrahl doppelt seitenversetzt zur Firstlinie zurückreflektiert werden. Ein entsprechender Seitenversatz kann durch bekannte Summen- und Differenzbildung der Signale von den einzelnen Quadranten ermittelt werden.For alignment measurement, a position determination of the secondary beam in relation to the primary beam is now carried out with several different circumferential positions of the two shafts, but these have identical circumferential positions relative to one another, and such a beam position determination must be carried out with at least three different circumferential positions of the two shafts 1 and 2 , preferably be carried out at four different positions. According to known conversion formulas, the relative position of the two axes of rotation 24 and 25 in terms of parallelism and coaxiality can be determined from the different beam positions in the different measuring positions. In this connection, the simpler exemplary embodiment according to FIG. 3 will be discussed first. A beam position sensor 6 , which is designed in the form of a four-quadrant photodiode, is mounted there concentrically to the axis of rotation 24 of the first shaft 1 . When measuring the beam position, the circumferential relative position of these four quadrants to the ridge line 10 of the opposite roof edge reflector 9 must be known; preferably one will choose the mutual position so that the ridge line 10 is parallel to a line of symmetry of the four-quadrant photodiode. Each individual quadrant of the four-quadrant photodiode 6 is provided with its own measuring connection and led to an evaluation unit, not shown in the drawing. The relative position of the incident secondary beam 5 in relation to the center of the four-quadrant photodiode and in relation to its lines of symmetry can be determined from the intensity of the light impingement of the individual quadrants. Due to an offset error in the direction of the ridge normal, the secondary beam will be reflected back to the ridge line at two sides. A corresponding lateral offset can be determined by known sum and difference formation of the signals from the individual quadrants.

Zur Ermittlung eines Winkelfehlers entsprechend eines Taumelwinkels um die Firstnormale herum wird der Sekundärstrahl um den doppelten Winkel eines solchen Taumelwinkels zurückreflektiert. Im Strahlengang des Sekundärstrahles vor der Vierquadranten-Photodiode ist in Brennpunktentfernung f eine Autokollimationslinse 14 angebracht, die bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei welchem der Sekundärstrahl 5 nicht im Hinblick auf Winkelfehler und auf Versatzfehler aufgeteilt ist, als Zylinderlinse ausgebildet sein muß. Und zwar liegen die Zylindermantellinien 15 parallel zur Firstnormalen bzw. quer zur Firstlinie 10. Anstelle einer Einzellinse ist selbstverständlich auch ein entsprechendes Linsensystem denkbar, wobei jedoch dieses auch von seiner Funktion her sich wie eine Zylinderlinse verhalten muß. Aufgrund der Ausbildung der Autokollimationslinse als Zylinderlinse und aufgrund der entsprechenden Lage der Zylindermantellinien parallel zur Firstnormalen verhält sich die Autokollimationslinse gegenüber in Richtung der Zylindermantellinien seitenversetzt zurückreflektieren Sekundärstrahlen neutral wie eine planparallele Platte; lediglich gegenüber in Richtung der Firstlinie 10 abgewinkelten oder seitenversetzten Sekundärstrahlen wird die lichtbrechende Eigenschaft der Linse wirksam. Aufgrund der Anordnung der Autokollimationslinse 14 in Brennpunktentfernung von der Vierquadranten-Photodiode wird nun der vertikal abgewinkelte Sekundärstrahl durch die Autokollimationslinse so in Richtung zum Zentrum der Vierquadranten-Photodiode zurückgebrochen, daß der Abstand des vom Sekundärstrahl auf der Vierquadranten-Photodiode 6 erzeugte Lichtfleck vom Diodenzentrum ausschließlich noch dem doppelten Ablenkungswinkel, nicht jedoch der Entfernung zwischen Autokollimationslinse und Dachkantreflektor 9 entspricht. Der Axialabstand der beiden Wellen 1 und 2 ist also für die Winkelfehlermessung belanglos. Die Autokollimationslinse muß - wie gesagt - bei diesem Ausführungsbeispiel als Zylinderlinse ausgebildet sein, um dadurch die in der Sekundärstrahllage gemeinsam enthaltenen Singale bezüglich Versatzfehler und Winkelfehler trennen zu können. Zweckmäßigerweise wird man die in Fig. 3 dargestellte Fluchtungsmeßeinrichtung noch ergänzen durch eine Messung der Gesamtintensität des Sekundärstrahles 5 innerhalb des Meßkopfes. Dieses Gesamtintensitätssignal des Sekundärstrahles erlaubt es, Intensitätsschwankungen des Meßlichtes aus den Signalen der Vierquadranten-Photodiode herauszurechnen. Insbesondere bei längeren Meßstrecken können während der Messung durchaus Intensitätsschwankungen im Sekundärlicht auftauchen, die unter Umständen ohne eine solche rechnerische Kompensation der Intensitätsschwankungen eine Strahllageverändrung vortäuschen könnten. Insgesamt haftet jedoch dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 der Nachteil an, daß die Strahllage des Sekundärstrahles über Intensitätssignale erfolgt, die vor allen Dingen bei längeren Meßstrecken gering sind, wodurch die Meßgenauigkeit zurückgeht.To determine an angular error corresponding to a wobble angle around the ridge normal, the secondary beam is reflected back by twice the angle of such a wobble angle. In the beam path of the secondary beam in front of the four-quadrant photodiode, an autocollimation lens 14 is attached at the focal point f , which in the embodiment shown in FIG. 3, in which the secondary beam 5 is not divided in terms of angular errors and misalignments, must be designed as a cylindrical lens. Namely, the cylinder surface lines 15 are parallel to the ridge normal or transverse to the ridge line 10 . Instead of a single lens, a corresponding lens system is of course also conceivable, but its function must also behave like a cylindrical lens. Due to the design of the autocollimation lens as a cylindrical lens and due to the corresponding position of the cylinder surface lines parallel to the ridge normal, the autocollimation lens behaves neutrally, like a plane-parallel plate, reflecting back laterally offset in the direction of the cylinder surface lines; the light-refractive property of the lens is effective only with respect to secondary rays that are angled or offset in the direction of the ridge line 10 . Due to the arrangement of the autocollimation lens 14 at the focal point distance from the four-quadrant photodiode, the vertically angled secondary beam is now refracted by the autocollimation lens in the direction of the center of the four-quadrant photodiode such that the distance of the light spot generated by the secondary beam on the four-quadrant photodiode 6 is exclusively from the diode center still twice the deflection angle, but does not correspond to the distance between the autocollimation lens and the roof edge reflector 9 . The axial distance between the two shafts 1 and 2 is therefore irrelevant for the angular error measurement. As already mentioned, the autocollimation lens in this exemplary embodiment must be designed as a cylindrical lens in order to be able to separate the signals contained in the secondary beam position with respect to offset errors and angular errors. The alignment measuring device shown in FIG. 3 is expediently supplemented by measuring the total intensity of the secondary beam 5 within the measuring head. This total intensity signal of the secondary beam allows intensity fluctuations of the measuring light to be calculated from the signals of the four-quadrant photodiode. In particular with longer measuring sections, intensity fluctuations in the secondary light can certainly occur during the measurement, which under certain circumstances could simulate a change in the beam position without such arithmetic compensation of the intensity fluctuations. Overall, however, the embodiment of FIG. 3 suffers from the disadvantage that the beam position of the secondary beam takes place via intensity signals, which are small above all over longer measuring distances, which reduces the measuring accuracy.

Um von Intensitätsschwankungen und Intensitätsverlusten insbesondere bei längeren Meßstrecken unabhängig zu sein, ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein anderer, wenn auch etwa aufwendigerer Weg zur Strahllageermittlung des Sekundärstrahles 5 beschritten. Und zwar wird dort durch einen zweiten als Intensitätsstrahler ausgebildeten Strahlteiler 12 der Sekundärstrahl in einen winkelfehlerrelevanten Strahlanteil 17 und in einen versatzfehlerrelevanten Strahlanteil 18 aufgeteilt, von denen wahlweise einer gleichachsig zumSekundärstrahl und der andere achssenkrecht zu ihm d. h. radial im Bezug auf die Rotationsachse 24 steht. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der versatzfehlerrelevante Strahlanteil 18 gleichachsig zum Sekundärstrahl und etwa gleichachsig zur Rotationsachse 24, während der winkelfehlerrelevante Strahlanteil 17 radial dazu angeordnet ist. Die Umfangslage des radial angeordneten Strahlanteiles ist für die grundsätzliche Wirkungsweise der Meßanrichtung irrelevant, solange sie nur bekannt ist. Zweckmäßigerweise wird man jedoch die Umfangslage des radial stehenden Sekundärstrahlanteiles - wie dargestellt - so wählen, daß er parallel zur Firstnormalen des Dachkantreflektors 9 liegt. Dank der Trennung des Sekundärstrahles in zwei verschiedene Anteile, von denen einer den Parallelversatz und der andere den Winkelfehler enthält, genügt es, die Strahllage mit relativ einfachen Strahllagesensoren zu ermitteln. Und zwar sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 lineare Photodiodenarrays 7 bzw. 8 vorgesehen, die parallel zur Firstlinie 10 bzw. zur Firstnormalen 20 angeordnet sind; was die Querausrichtung bzw. Parallelausrichtung anlangt, so sind allerdings die Reflexionsgesetze anzuwenden. Das winkelfehlerrelevante Photodiodenarray 7 ist parallel zur Firstlinie 10 und das versatzfehlerrelevante Photodiodenarray ist parallel zur Firstnormalen 20 ausgerichtet. In dem winkelfehlerrelevanten Strahlanteil 17 ist wiederum eine Autokollimationslinse 14′ angeordnet, wobei der gegenseitige Abstand zwischen Autokollimationslinse 14′ und dem zugehörigen linearen Photodiodenarray 7 der Brennpunktentfernung der Autokollimationslinse 14′ entspricht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Autokollimationslinse jedoch rotationssymmetrisch ausgebildet, was den Vortiel hat, daß, soweit der Sekundärstrahl in diesem quer abgelenkten Strahlanteil 17 auch noch gegenüber der Mittenlage horizontal seitenversetzt ist, dieser Strahlanteil durch die Wirkung der rotationssymmetrisch ausgebildeten Autokollimationslinse auf die vertikal stehende Diodenzeile zurückreflektiert wird, weil der horizontal seitenversetzte Sekundärstrahl parallel zu Linsenachse verläuft. Eine winkelmäßige Vertikalablenkung des Sekundärstrahles wird durch das Photodiodenarray 7 unmittelbar durch eine Anregung der lagemäßig entsprechenden Einzeldiode angezeigt. Dieses Signal ist ein reines Lagesignal, welches völlig unabhängig von Intensitätsschwankungen des Sekundärlichtes ist, solange überhaupt die Einzeldioden genügend angeregt werden, was in aller Regel unterstellt werden kann. In ähnlicher Weise wird auch in dem anderen, versatzfehlerrelevanten Strahlanteil 18 die Strahllage durch das lineare Photodiodenarray 8 ermittelt, wobei zum vertikalen Einfangen des Sekundärstrahlanteiles dem Photodiodenarray 8 noch eine kurzbrennweitige als Zylinderlinse ausgebildete Sammellinse vorgeschaltet ist, deren Zylindermantellinien parallel zum Photodiodenarray ausgerichtet sind. Diese Zylindersammellinse ist jedoch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeichnerisch nicht mit dargestellt.In order to be independent of intensity fluctuations and intensity losses, particularly in the case of longer measurement sections, another, albeit more complex, way of determining the beam position of the secondary beam 5 has been taken in the exemplary embodiment according to FIG. 1. The secondary beam is split there by a second beam splitter 12, which is designed as an intensity radiator, into a beam component 17 that is relevant to angular error and a beam component 18 that is relevant to offset error, one of which is optionally coaxial with the secondary beam and the other is perpendicular to it, that is to say radially with respect to the axis of rotation 24 . In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the beam component 18 relevant to offset error is coaxial with the secondary beam and approximately coaxial with the axis of rotation 24 , while the beam component 17 relevant to angular error is arranged radially thereto. The circumferential position of the radially arranged beam portion is irrelevant to the basic mode of operation of the measuring device, as long as it is only known. Expediently, however, the circumferential position of the radially standing secondary beam component - as shown - should be chosen such that it lies parallel to the ridge normal of the roof edge reflector 9 . Thanks to the separation of the secondary beam into two different parts, one of which contains the parallel offset and the other the angular error, it is sufficient to determine the beam position with relatively simple beam position sensors. Namely, 1 linear photodiode arrays 7 and 8 are in the embodiment of FIG provided, which are arranged parallel to the ridge line 10 and the first normal. 20; As far as the transverse or parallel alignment is concerned, the laws of reflection must be applied. The photodiode array 7 relevant to angular error is aligned parallel to the ridge line 10 and the photodiode array relevant to offset error is aligned parallel to the ridge normal 20 . An autocollimation lens 14 'is again arranged in the beam component 17 relevant to the angle error, the mutual distance between autocollimation lens 14 ' and the associated linear photodiode array 7 corresponding to the focal distance of the autocollimation lens 14 '. In this exemplary embodiment, however, the autocollimation lens is designed to be rotationally symmetrical, which has the advantage that, insofar as the secondary beam in this transversely deflected beam portion 17 is also laterally offset with respect to the center position, this beam portion reflects back on the vertically standing diode row due to the effect of the rotationally symmetrical autocollimation lens is because the horizontally offset secondary beam runs parallel to the lens axis. An angular vertical deflection of the secondary beam is indicated by the photodiode array 7 directly by excitation of the positionally appropriate single diode. This signal is a pure position signal, which is completely independent of fluctuations in the intensity of the secondary light, as long as the individual diodes are sufficiently excited, which can generally be assumed. In a similar manner, the beam position is determined by the linear photodiode array 8 in the other beam component 18, which is relevant for offset errors, with the photodiode array 8 being connected upstream of the photodiode array 8 with a short focal length, the cylindrical surface lines of which are aligned parallel to the photodiode array in order to vertically capture the secondary beam component. However, this cylinder collecting lens is not shown in the drawing in the exemplary embodiment according to FIG. 1.

In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4 und 5 sind Abwandlungsformen des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 dargestellt, auf die nachfolgend nur noch kurz eingegangen werden soll, um die mögliche Variantenvielfalt anzudeuten. Nachfolgend werden nur noch die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 geschildert; im übrigen kann auf die voraufgegangene Beschreibung verwiesen werden.In the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5, modification forms of the exemplary embodiment according to FIG. 1 are shown, which will only be briefly discussed in the following in order to indicate the possible variety of variants. Only the differences from the exemplary embodiment according to FIG. 1 are described below; for the rest, reference can be made to the previous description.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 liegt der Strahlprojektor 3 mit seiner Achse parallel zur Rotationsachse 24 und es braucht demgemäß lediglich ein Umlenkspiegel 23 vorgesehen zu werden, um den Primärstrahl 4 über den ersten Strahlteiler 11 koaxial zur Rotationsachse 24 einzuspiegeln. Bei der auch hier vorgenommenen Aufteilung des Sekundärstrahles in einen winkel- und in einen versatzfehlerrelevanten Strahlanteil 17 bzw. 18 ist jedoch der winkelfehlerrelevante Strahlanteil 17 gleichachsig zur Rotationsachse 24 und der versatzfehlerrelevante Strahlanteil 18 radial dazu angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist auch die parallel zum linearen Photodiodenarray 8 angeordnete Zylindersammellinse 22 in dem versatzfehlerrelevanten Strahlanteil 18 erkennbar, die kurzbrennweitig ausgebildet ist und etwa in Brennpunktentfernung vor dem linearen Photodiodenarray und parallel zu ihm angebracht ist. Sie hat die Aufgabe, die vertikal abgelenkte winkelfehlerbedingte Strahllage auf die Diodenzeile zurückzubrechen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist der Primärstrahl vor Eintritt in den ersten Strahlteiler 11 bereits gleichachsig zur Rotationsachse 24 angeordnet; gleichwohl ist der Primärstrahl in dem davorliegenden Anteil über einen Umlenkspiegel 23 abgewinkelt, damit der Meßkopf in Richtung der Meßstrecke möglichst kurz baut und der Strahlprojektor 3 quer zur Rotationsachse im Meßkopf eingebaut werden kann. Aufgrund des geradlinigen Durchtritts des Primärstrahles 4 durch den ersten Strahlteiler 11 hindurch ist es erforderlich, den aus der Meßstrecke zurückkehrenden Sekundärstrahl an der teilreflektierenden Fläche 13 dieses Strahlteilers quer abzuwinkeln. Dieser radial stehende Sekundärstrahl wird wiederum in bekannter Weise aufgeteilt in einen winkelfehlerrelevanten Strahlanteil 17 und in einen versatzfehlerrelevanten Strahlanteil 18. Damit der Meßkopf in Richtung der Rotationsachsen und in Richtung der Meßstrecke möglich kurz baut, ist der die Autokollimationslinse 14′ und ihre Brennweite f enthaltende winkelfehlerrelevante Strahlanteil 17 radialstehend angeordnet; mit Rücksicht auf eine möglichst hohe Winkelauflösung werden nämlich langbrennweitige Autokollimationslinsen mit Brennweiten im Bereich von 30 bis 50 cm angestrebt. Zweckmäßigerweise kann der Strahlengang zwischen Autokollimationslinse und zugehörigem Photodiodenarray 7 raumsparend über entsprechende Umlenkspiegel abgeknickt sein, damit der Meßkopf auch in Radialrichtung nicht übermäßig groß wird.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the beam projector 3 lies with its axis parallel to the axis of rotation 24 and accordingly only a deflection mirror 23 needs to be provided in order to reflect the primary beam 4 coaxially to the axis of rotation 24 via the first beam splitter 11 . In the case of the division of the secondary beam into an angle-relevant and an offset error-relevant beam portion 17 or 18 , however, the angle error-relevant beam portion 17 is also coaxial with the axis of rotation 24 and the offset error-relevant beam portion 18 is arranged radially thereto. In this exemplary embodiment, the cylinder lens 22 , which is arranged parallel to the linear photodiode array 8 , can also be seen in the beam component 18 , which is relevant to offset errors, and which is designed to have a short focal length and is located approximately at the focal distance in front of the linear photodiode array and parallel to it. It has the task of breaking the vertically deflected beam position due to the angle error back onto the diode array. In the exemplary embodiment according to FIG. 5, the primary beam is already arranged coaxially with the axis of rotation 24 before entering the first beam splitter 11 ; nevertheless, the primary beam is angled in the portion in front of it via a deflecting mirror 23 , so that the measuring head is as short as possible in the direction of the measuring section and the beam projector 3 can be installed transversely to the axis of rotation in the measuring head. Due to the rectilinear passage of the primary beam 4 through the first beam splitter 11 , it is necessary to cross-bend the secondary beam returning from the measuring section at the partially reflecting surface 13 of this beam splitter. This radially standing secondary beam is in turn divided in a known manner into a beam component 17 relevant to angular error and into a beam component 18 relevant to offset error. Thus, the measuring head builds possible short in the direction of the rotational axis and in the direction of the measuring section, the Autokollimationslinse 14 'and its focal length f angle error containing relevant beam portion 17 is arranged radially standing; In view of the highest possible angular resolution, long focal length autocollimation lenses with focal lengths in the range from 30 to 50 cm are sought. The beam path between the autocollimation lens and the associated photodiode array 7 can expediently be bent in a space-saving manner via corresponding deflection mirrors, so that the measuring head does not become excessively large even in the radial direction.

Claims

1.Device for optical alignment measurement between two different, at least approximately aligned, rotatable shafts, with a fixed at the end of the - first - shaft, rotatable with it, emitting a parallel beam - primary beam - emitting parallel to the axis of rotation, preferably designed as a laser head, the in fixed assignment of a beam position sensor for a returning beam - secondary beam -, furthermore with a roof reflector firmly attached at the end of the other - second - wave, which throws the parallel beam almost parallel to itself back into the beam position sensor, the two waves at least while taking a measurement value with each other have approximately the same circumferential position as in previous measurements, characterized by the combination of the following features:

a) the parallel beam is arranged at least with respect to an axially parallel portion of the beam path coaxial with the axis of rotation ( 24 ) of the first shaft ( 1 );
b) the roof edge reflector ( 9 ) is arranged with the ridge line ( 10 ) in the center of the primary beam ( 4 ) such that the secondary beam ( 5 ) is coaxial with the primary beam ( 4 );
c) in the area close to the axis, a beam splitter ( 11 ) with a partially reflecting surface ( 13 ) inclined to the axis of rotation ( 24 ) is attached in fixed association with the first shaft ( 1 ), which separates the primary and secondary beams ( 4 and 5 ) from each other;
d) in the secondary beam ( 5 ) at focal point distance ( f) in front of the light-sensitive plane of the beam position sensor ( 6, 7 ) is an autocollimation lens ( 14 ) designed as a cylindrical lens or a corresponding lens system, the cylinder jacket lines ( 15 ) of which are transverse to the ridge line ( 10 ) of the roof edge reflector ( 9 ) are arranged or - in the case of a kinked beam path - appear transverse to the ridge line ( 10 ) when viewed from the side of the roof edge reflector ( 9 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the beam projector ( 3 ) is designed as a laser head emitting a linearly polarized laser beam and the beam splitter ( 11 ) is designed as a polarization beam splitter aligned with its blocking or transmission direction on the polarization plane ( 16 ) of the laser beam is and that between the polarization beam splitter ( 11 ) and roof edge reflector ( 9 ) a polarization converter plate ( 19 ) is arranged in the beam path.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that in the secondary beam ( 5 ) in the beam path behind said - first - beam splitter ( 11 ) a second beam splitter ( 12 ) is arranged, which the secondary beam ( 5 ) in a to the first wave ( 1 ) coaxial and divided into a radially standing beam component, one of the two beam components - beam component ( 17 ) relevant to the angle error - being assigned the autocollimation lens ( 14 ) and furthermore both in this ( 17 ) - there at the focal point distance ( f) from the autocollimation lens ( 14 ) - as well as in the other - offset error-relevant - beam portion ( 18 ), a beam position sensor ( 7 or 8 ) designed as a linear photodiode array is arranged, the linear photodiode array ( 7 ) assigned to the angle error-relevant beam portion ( 17 ) - possibly taking into account of the reflection laws - parallel and the photodiode array ( 8 ) assigned to the beam component ( 18 ) relevant to offset error qu it is arranged to the ridge line ( 10 ) of the roof edge reflector ( 9 ).

4. Device according to claim 3, characterized in that the angle error-relevant beam portion ( 17 ) is arranged radially to the axis of rotation ( 24 ) of the first shaft ( 1 ).

5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that in the beam path ( 17, 18 ) in front of each of the linear photodiode arrays ( 7, 8 ) each have a short focal length cylindrical lens ( 22 ) with parallel to the photodiode array ( 7, 8 ) cylindrical surface lines approximately in Focal distance is arranged.

6. The device of claims 3 to 5, characterized in that the Autokollimationslinse instead is formed as a cylindrical lens (14) as a rotationally symmetric lens (14 ') according to one.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the beam path between the beam projector ( 3 ) and the first beam splitter ( 11 ) is folded by means of reflectors ( 23 ) such that the beam projector ( 3 ) saves space next to the axis of rotation ( 24 ) the first shaft ( 1 ) can be accommodated.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the beam path between the autocollimation lens ( 14, 14 ' ) and the - associated - beam position sensor ( 6, 7 ) is folded by means of reflectors to save space.